激光塑料焊接使塑料加工更出色

了解激光焊接如何实现高精密聚合物部件组装,以及如何使该工艺在您的生产中发挥作用。

2022 年 3 月 8 日,作者:相干公司

Through Transmission Laser Welding (TTLW)

曾几何时,“塑料”实际上是“廉价”的同义词。但是,当今,塑料,或者更准确地说是“聚合物”,被用于各种高品质、技术精密的产品中。 这些产品包括手机、平板电脑、笔记本电脑和健身追踪器等消费电子产品,以及汽车、飞机、医疗设备等等。

聚合物使用越来越多的一个原因是重量减轻。 这对于汽车和飞机来说都非常重要。 另一个优势是,聚合物不会生锈或腐蚀,这在从汽车到医疗器械的各个领域中都很有用。

使用注塑成型等方法,也可以很容易地制造小型、复杂形状的聚合物部件。 而且,随着制造商将越来越多的产品功能打包到更小的包装中,他们最终会使用大量形状怪异的小部件。

通过激光,紧密焊接在一起

用聚合物组件制造产品往往需要将单独的部件永久性地连接在一起。 对于大批量生产,这通常是通过某种形式的焊接来完成,而不是简单的粘合。 这是因为焊接通常比粘合剂粘合速度更快、准确度更高,并且连接更牢固、更可靠。

实际上,制造商有几种不同的焊接聚合物的方法。 通常情况下,这些方法使用某种热源来熔化一层薄薄的聚合物,或者在两个部件之间进行机械运动来产生摩擦,从而达到相同的效果。 无论哪种方式,熔化的聚合物都会重新凝固,并将两个部件连接起来。

激光焊接的应用非常广泛,特别是在医疗器械和汽车行业。 实际上,激光塑料焊接有许多不同的类型及实现方式。 但是,它们都是用激光作为热源来熔化材料。

其中一种最常用的技术被称为“穿透式激光焊接” (TTLW)。 这个想法其实很简单。 要焊接的两个部件中的一个由透明塑料制成,而另一个是不透明的。 透明部件不吸收激光,而不透明部件则吸收激光。

为了进行焊接,将两个部件夹在一起,透明部件位于顶部。 激光通过透明部件向下聚焦到不透明部件。 激光束快速扫描,以描绘出所需焊缝图案的轨迹。

不透明聚合物吸收了激光,加热并熔化。 其热量也熔化了一些透明部件。 当熔融的塑料填充了部件之间的间隙时,这些部件就被压在了一起。 最后,关闭激光,熔化的材料重新凝固,生成一个没有间隙和薄弱点的坚固焊缝。

 

光遗传学

激光塑料焊接的优势

激光塑料焊接的一个优点是它不会产生任何碎屑、粉尘或颗粒。 相比之下,几乎所有的各种摩擦或振动方法(如超声波焊接)都会产生一些碎屑。 无颗粒焊接特别适用于医疗器械和各种电子传感器的制造,同时激光焊接也得以在洁净室内运行。

激光焊接中无振动、低热应力和低机械应力也更大限度地减少了焊接部件形状的任何变形,避免了对其的损坏。 这对于精细的精密部件尤其重要,例如在电子和医疗应用中。 用激光产生的焊缝本身很坚固,肉眼几乎看不见。 在消费品中,往往需要良好的焊缝外观。

最后,对于制造商来说,激光焊接速度快,而且可以非常精确地进行监测和控制。 这可以更大限度地提高产量,并提供出色的部件之间的一致性。 此外,改变工艺参数以适应设计修改或材料变更也相对容易。

为成功做准备

您需要做些什么才能让激光塑料焊接为您所用? 在开始生产之前,甚至在购买任何设备之前,您应该考虑三个关键事项。

首先是为您的部件选择合适的材料。 两种聚合物(透明和不透明)保持熔融(但不分解)的温度范围必须有一定的重叠,这一方法才能起作用。 而且,更大的重叠可以增加工艺窗口,从而使生产更容易、更稳健。 该图表总结了哪些常见聚合物组合与激光焊接兼容。

 

接下来要考虑的是“可制造性设计”问题。 尽早与激光焊接专家沟通,确保部件设计与激光工艺兼容,并确定任何设计变更是否会导致生产结果的改进。

最后,如果您在激光塑料焊接方面没有太多的经验,请与能够提供应用开发协助的人员合作。 具体来说,与能够运行测试以确定什么样的系统配置会产生出色的效果并且甚至可以帮助确定生产过程的优异激光参数的供应商合作。 相干公司实验室提供的正是这种服务,相干公司还生产易于集成到生产环境中的激光塑料焊接系统

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